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1.吞吐量,LoRa网关的重要性能/ W% J: t* y- X% M6 l1 N# z
从广义上讲,网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备,它能将LoRa无线网络和Internet连接起来,它就是一个LoRa网关。- Y5 H" N! _- O. X! l
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目前,大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片,也有部分使用SX1276/8单信道芯片。那么,SX1301芯片的数据吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢?我们一起来探讨。
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6 `2 O) [1 ?; D$ L: J# t7 V7 b2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
( j1 x. G8 Y! b3 L+ U有些行业朋友认为,SX1301有8通道,每个通道可以接收6个正交(速率不同,互不干扰)LoRa信号,那么,SX1301 = 8 x 6 = 48个SX1276/8。然而,这是不正确的!下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels它明确地说明:SX1301能同时解调的LoRa数据包不超过8个。
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如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。
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如果您和我们一样,喜欢探寻更深层次的原因,请接着看下面的解释。看到下面SX1301的框架图,很快会得到2个启发:
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1)它只有8路LoRa解调器,这才是真正的瓶颈!那怕一个通道(IF0~IF7)接收了6个正交数据包,解调器也只负责处理其中一个。
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2)当一个通道接收LoRa信号后,会启动3个工作进程:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道;前导码搜索引擎,查找一个LoRa数据包的起始信号;LoRa解调器,解析该LoRa数据包。/ w c. f. E9 M1 ~& B( J- f
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刚才谈到:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道。那么,什么才是合适呢?这个优先级包括:接收数据包的速率,信道(IF0~IF7),射频通道(即,2个SX1255/7,分别对应Radio A和B),接收数据包的信号强度。
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数据包仲裁MCU的优先级,是由Semtech的固件决定的,用户无法更改。这也是芯片厂商的天生优势----制定游戏规则,限定玩家的范围。
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2 ?* G1 U6 n3 O/ w5 K* d3.误解2:SX1301=8个SX1276/8% _6 t& E9 m- [5 J5 n
那么,SX1301芯片是否等于8个SX1276/8呢?也不正确!因为,这忽略了SX1301芯片的ADR技术。. L3 u: u# g, o/ L
: }/ v5 b& V+ |3 ~ADR(Adaptive Data Rate,速率自适应),如下图所示,依赖Node和SX1301-Gateway的距离:越近,Node将采用高速率;越远,Node将采用低速率。这可以有效地提高网络吞吐量。
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1 j* w, `- r9 u. t* C3 ^% u+ o4.更真实的评估
4 D. A" T" U6 GSX1301芯片的ADR技术能提高吞吐量,要准确计算性能的提升却比较难,因为,它依赖实际网络中节点的物理位置分布。& s3 S9 a2 p* i* g7 O8 x9 ?
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因为LoRa的长距离优势,往往基于低速率,即下表的SF12=293bps;可以看出,SF10(中速率)约为低速率的3倍,SF7(高速率)约为低速率的18倍。% x4 Z Q3 G/ R
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" Q' w% H3 k: Y' ?# b3 b为此,我们提出数学统计模型。设网络节点的位置呈正态分布(这是最符合工程实施的概率分布)。如下图所示:68.2%属于常态,即ADR用不上;27.2%,ADR能提高约3倍吞吐量;4.6%,ADR能提高18倍吞吐量。0 ?) M8 |, U; a) I- a! b
3 Q- A: O: E. W5 @6 A" t2 T" d2 w. Y$ s. i这样一来,ADR提高吞吐量为:68.2%x 1 + 27.2% x 3 + 4.6% x 18 = 232.6%2 O" ^" d1 Z' n( S/ O
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小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8- Y3 `5 }* P% j1 q; J* i
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